Импульс потенциала действия

Импульс потенциала действия — это математически и экспериментально правильный синхронизированный колеблющийся липидный пульс в сочетании с потенциалом действия. Это продолжение работы Ходжкина Хаксли 1952 года с включением точного моделирования белков ионных каналов , включая их динамику и скорость активации.

Импульс потенциала действия представляет собой модель скорости потенциала действия, которая динамически зависит от положения и количества ионных каналов, а также от формы и состава аксона. Модель импульса потенциала действия учитывает энтропию и скорость проведения потенциала действия по аксону. Это дополнение к модели Ходжкина Хаксли .

Исследование мембран аксонов показало, что промежутки между каналами достаточно велики, так что кабельная теория к ним неприменима, поскольку от емкостного потенциала мембраны зависит его почти мгновенная передача на другие участки поверхности мембраны. . В электрических цепях это может происходить из-за особых свойств электронов, которые заряжены отрицательно, тогда как в биофизике мембран потенциал определяется положительно заряженными ионами. Эти ионы обычно представляют собой Na ¹⁺ или Ca ²⁺ , которые медленно движутся за счет диффузии и имеют ограниченные ионные радиусы , в которых они могут влиять на соседние ионные каналы. Математически невозможно, чтобы эти положительные ионы переместились из одного канала в другой за время, необходимое моделью потока потенциала действия, из-за вызванной деполяризации . Более того, измерения энтропии уже давно продемонстрировали, что течение потенциала действия начинается с значительного увеличения энтропии , за которым следует неуклонно уменьшающееся состояние, что не соответствует теории Ходжкина-Хаксли. Кроме того, известно, что солитонный импульс течет с той же скоростью и следует потенциалу действия. Судя по измерениям скорости потенциала действия, гиперполяризация должна иметь еще один компонент, единственным кандидатом которого является «солитонный» механический импульс.

Таким образом, результирующий импульс потенциала действия представляет собой синхронизированный, связанный импульс с энтропией деполяризации в одном канале, обеспечивающей достаточную энтропию для того, чтобы импульс мог пройти к последовательным каналам и механически открыть их.

Этот механизм объясняет скорость передачи как по миелинизированным , так и по немиелинизированным аксонам .

Это синхронизированный импульс, который сочетает в себе энтропию переноса ионов с эффективностью проточного импульса.

Модель импульса потенциала действия имеет много преимуществ по сравнению с более простой версией Ходжкина-Хаксли, включая доказательства, эффективность, измерения временной энтропии и объяснение потока нервных импульсов через миелинизированные аксоны.

Миелиновые аксоны

Эта модель заменяет скачкообразную проводимость , которая была исторической теорией, которая опиралась на теорию кабеля для объяснения проводимости и была попыткой создания модели, не имеющей под собой ни физиологии, ни мембранной биофизики.

В миелинизированных аксонах миелин действует как механический преобразователь, сохраняющий энтропию импульса и изолирующий от механических потерь. В этой модели узлы Ранвье (где ионные каналы имеют высокую концентрацию) концентрируют ионные каналы, обеспечивая максимальную энтропию для запуска импульса, который перемещается от узла к узлу вдоль аксона, при этом энтропия сохраняется за счет формы и динамики миелиновой оболочки .